Сверхкороткая лазерная мишень для производства направленных нейтронов

Целью этих исследований является получение направленного энергетического пучка нейтронов от взаимодействия интенсивного ультракороткого лазерного импульса с проектными целями
Целью этих исследований является получение направленного энергетического пучка нейтронов от взаимодействия интенсивного ультракороткого лазерного импульса с проектными целями.

Справочная информация: Цель исследования - предоставить инструменты для борьбы с ГВТ путем разработки источника излучения для обнаружения специальных ядерных материалов (СНМ). Было показано, что нейтроны производят идентифицируемые подписи в материалах SNM. Однако диапазон действия для методов активного обнаружения ограничен отсутствием направленности в нейтронном пучке, используемом для зондирования материала.

Достижение: Генерация нейтронов с энергиями, превышающими 10 МэВ, представляет большой интерес из-за сложных приложений, таких как испытания материалов термоядерной электростанции, обнаружение контрабанды и утилизация отходов делящихся материалов. Эти приложения требуют большого потока нейтронов, что возможно с ядерными реакторами, источниками расщепления и ускорителями частиц.
К сожалению, эти устройства не только занимают много места, но и чрезвычайно дороги в сборке и обслуживании. Высокоинтенсивные лазеры петаваттного класса могут предоставить привлекательную альтернативу с относительно более низкими затратами, что является своевременным благодаря быстрому продвижению высокоэнергетических лазеров с высокой частотой повторения. Ранее было экспериментально продемонстрировано, что высокоинтенсивные лазеры можно использовать для получения нейтронов путем прямого ускорения дейтронов через толстые дейтерированные мишени или использования ускоренных протонов, падающих на вторичную мишень. Однако из-за низких энергий экзотермических реакций эти исследования были ограничены энергиями нейтронов ниже 3 МэВ. Была предложена мишень для концептуальной схемы получения нейтронов с энергией выше 10 МэВ с использованием дейтериево-тритиевых мишеней, хотя никаких экспериментов по ее реализации не проводилось. Недавно новая схема была предложена Дэвисом и Петровым (NRL) и соавт. генерировать нейтроны сверх 10 МэВ путем ускорения дейтронов и взаимодействия их с литием или другими материалами с низким Z. Преимущество этого метода заключается в том, что он дает более высокую и более направленную флюенс нейтронов, но эксперименты для проверки этих прогнозов еще не проводились. Первые экспериментальные результаты по получению нейтронов с энергией до 18 МэВ с использованием высокоэнергетических короткоимпульсных лазеров были продемонстрированы, и результаты будут опубликованы в следующем выпуске «Физики плазмы» (октябрь).

Значение: результаты этого исследования демонстрируют применение интенсивных ультракоротких импульсных лазеров для обеспечения источника энергичных частиц для обнаружения SNM.

Применение: Эта работа в настоящее время переводится на ONR в рамках программы по обнаружению морского оружия массового уничтожения (M-WMD-D). Развернутая система может быть развернута с использованием лазера с большим усилением чирпированного импульса (CPA) на мобильной платформе, узла мишени для генерации нейтронных импульсов и соответствующих детекторов для анализа ядерных сигнатур.